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3.4本章小结 ............................................................................................................ 25
第四章 有源电力滤波器常用检测与控制方法 ..................... 26
4.1有源并联电力滤波器的基本结构及工作原理 ................................................ 26 4.2有源并联电力滤波器谐波检测常用方法 ........................................................ 28
4.2.1三相电路瞬时无功功率理论 ....................................................................... 28 4.2.2 p—q检测法 ................................................................................................. 31 4.2.3 ip?iq检测法 ................................................................................................ 33 4.3有源电力滤波器电流控制常用方法 ................................................................ 34
4.3.1周期采样控制法 ............................................................................................ 35 4.3.2滞环比较控制法 ............................................................................................ 35 4.3.3 三角波比较方式 ........................................................................................... 36 4.4本章小结 ............................................................................................................ 37
第五章并联有源谐波电流检测及控制仿真分析 .................... 38
5.1 基于瞬时无功功率理论谐波检测方法仿真研究 ........................................... 38
5.1.1 基于瞬时无功功率理论谐波检测方法仿真模型建立 .......................... 38 5.1.2 基于瞬时无功功率的p—q和ip?iq检测法的仿真结果分析 ............ 41 5.2 并联型有源电力滤波器电流跟踪控制技术的仿真 ..................................... 43
5.2.1 三角波比较方式的仿真结果 ................................................................... 43 5.2.2 滞环比较控制方式仿真结果 ................................................................... 45 5.3 本章小结 ......................................................................................................... 46
第六章结论与展望 ................................................ 47
6.1结论 .................................................................................................................... 47 6.2展望 .................................................................................................................... 47
参考目录 ......................................................... 48 致 谢 ............................................................. 52
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第一章 绪论
1.1谐波的提出及研究意义
“谐波一词起源于声学。有关谐波的数学分析早在18世纪和19世纪就己奠定了良好的基础。傅立叶等人提出的谐波分析方法至今仍在广泛采用。
电力系统的谐波问题早在20世纪的20年代和30年代就引起人们的关注。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期关于谐波研究的经典论文[1]。70年代以来，由于电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害日益严重。
谐波的研究具有重要意义，首先是谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁．其次，谐波研究的意义还可以上升到治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识．对电力系统这个环境来说，无谐波是“绿色”的主要标志之一。在电力电子技术领域，要求实施“绿色电力电子”的呼声也日益高涨．目前，对地球环境的保护己成为全人类的共识。对电力系统谐波污染的抑制也已成为电工科学技术界所必须解决的问题。在国际上，许多国家都先后对电两中的电压畸变，各次谐波电压、谐波电流的数值、测量方法及非线性负荷的管理等制定了相应规定来加以严格限制。我国过去对电网中的谐波问题未加重视和研究。但是近年来由于电气化铁路的大量出现，以及可控硅整流装置的广泛应用，不少电网中的高次谐波含量的数值已大大超过了国际上公认的标准。据我国电力科学院系统研究所对西南、西北、华中、华北等地区重点电网测试的结果来看，我国电网的谐波污染已很严重。为了更好的采取措施对电网谐波含量加以限制，必须具有相应的监测手段。为此，除了引进发达国家研制的谐波监测仪器外，还应当研究符合我国电网现状的谐波分析方案，以提高电网谐波监测分析水平，这对于抑制高次谐波含量是十分必要和有价值的。
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1.2国内外电力谐波检测与分析方法研究现状
谐波检测方法是谐波检测的核心环节，也是各文献着重论述和相互区别所在。谐波测量一般包括三个步骤：信号预处理；谐波幅值和相位测量；结果再处理。其中信号预处理和结果再处理是辅助算法，为谐波测量服务，以优化测量性能，达到实际应用的目的。谐波测量方法虽然在算法设计和现实中占据主导地位，但辅助算法在很大程度上决定了其能否预期执行和装置的可靠性，故不能忽视对它的设计。实践表明，获得一个时滞性小，去噪声能力强，同时为后续分析提供高精度谐波特征的辅助算法并不容易．辅助算法的选择主要取决于以下因素：实际输入信号的动态特性与所要求的理想信号符合程度；数据处理性能；给定的时间响应和精度要求；软硬件实现约束条件。
目前国内外谐波检测与分析方法可分为[2] (1) 采用模拟带通滤波器测量谐波
最早的谐波测量是采用模拟滤波器实现。即采用滤波器将基波电流分量滤除，得到谐波分量，或采用带通滤波器得出基波分量，再与被检测电流相减得到谐波分量。该检测法的优点是结构简单，造价低，输出阻抗低，结果易于控制。该方法也有许多缺点，如滤波器的中心频率对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，难以获得理想的幅频和相频特性．当电网频率发生波动时，不仅影响检测精度，而且检测出的谐波电流中含较多的基波分量，大大增加了有源补偿器的容量和运行损耗。
(2) 基于傅立叶变换的谐波检测与分析
随着计算机和微电子技术的发展，基于傅立叶变换的谐波检测是当今应用最多也是最广的一种方法。它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。模拟信号经采样，离散化为数字序列信号后，经微型计算机进行谐波分析和计算，得到基波和各次谐波的幅值和相位，并可获得更多的信息，如谐波功率、谐波阻抗以及对谐波进行各种统计和分析等，各种分析计算结果可在屏幕上显示或按需要打印输出。使用此方法测量谐波精度较高，功能较多，使用方便。其缺点是需要一定时间的电流值，且需进行两次变换，计算量大，需花费较多的计算时间，从而使得检测方法具有较长时间延时，检测结果实际是较长时间前的谐波
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和无功电流，实时性不好。而且算法中存在频谱泄漏效应和栅栏效应，使计算出的信号频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足测量精度的要求，必须对算法进行改进，以达到要求值。
(3) 小波变换检测法
对谐波电流进行动态抑制时，不必分解出各次谐波分量．只需检测出除基波电流外的总畸变电流，但对出现谐波的时间问题，傅里叶变换就无能为力。小波变换由于克服了傅里叶变换在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点，即它在时域和频域同时具有局部性。因此通过小波变换对谐波信号进行分析可获得所对应的时间信息。
(4) 基于神经网络的谐波检测与分析法
神经网络理论是最近发展起来十分热门的交叉边缘学科，它涉及生物、电子、计算机、数学和物理等学科，有非常广阔的应用前景，它的发展对未来的科学技术的发展将有重要的影响，神经网络就是采用物理可实现的系统来模仿人脑神经网络的结构和功能系统，它之所以受到人们的普遍关注，是由于它具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力。将神经网络应用于谐波测量，主要涉及网络构建、样本的确定和算法的选择，目前己有一些研究成果。文献[3]提出了基于人工神经网络的电力系统谐波测量方法。该方法利用多层前馈网络的函数逼近能力，通过构造特殊的多层前馈神经网络，建立了相应的谐波测量电路，并给出了电路的训练算法和步骤，提出了训练样本的形成方法。仿真结果表明了此方法的有效性。文献[4]将神经网络理论和自适应对消噪声技术相结合，ADLINE矩阵作为输入，建立相应的测量电路，这种方法的自适应能力较强。
(5) 自适应检测法
该方法基于自适应干扰抵消原理，将电压作为参考输入。负载电流作为原始输入，从负载电流中消去与电压波形相同的有功分量，得到需要补偿的谐波与无功分量。该方法的特点是在电压波形畸变情况下也具有较好的自适应能力。缺点是动态响应速度较慢。
(6) 瞬时空间向量法
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